[发明专利]一种用于高温氧化工况下的耐热钢

说明书

本发明涉及合金钢材料加工技术领域，公开了一种用于高温氧化工况下的耐热钢，在耐热钢本体中降低了铬、镍元素的含量，添加所述含量的氮、钇、钕为辅助增强元素，热处理后再通过等离子喷涂制备耐高温抗氧化层，持久耐热温度达到1100℃左右，形成的氧化层质地紧密，稳定性高，耐磨性强，不易脱落，本发明制备得到了一种理想的高温耐热钢，可用于高温氧化工况下的部件使用，从而有效保护部件免受高温气体的氧化以及介质的腐蚀作用，提高了耐热件钢材的高温抗氧化能力和抗蚀性能，提高了部件在恶劣工况下的使用寿命。

技术领域

本发明属于合金钢材料加工技术领域，具体涉及一种用于高温氧化工况下的耐热钢。

背景技术

钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。可以说钢是现代社会的物质基础。

随着矿山、冶金、化工、电力等行业的发展，对合金钢的需求也在不断增加，同时对于合金钢材质的机械部件的性能要求也越来越高，尤其是在电力工业中的应用，普遍需要在高温氧化工况下进行长期工作，因此，对于合金钢的耐热耐磨以及抗氧化性能综合质量要求也越来越高，现有的技术中通过添加钒、铬、钛等金属来达到提高合金钢的耐热性的效果，然而也只能实现600℃以下的抗氧化性能，无法满足更高的应用需求，并且，合金元素的添加还会导致钢材的热膨胀系数增大，热传导性降低，易产生应力腐蚀以及晶界腐蚀等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于高温氧化工况下的耐热钢。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于高温氧化工况下的耐热钢，所述耐热钢本体以质量百分比计含有，C：0.22-0.26%、Cr：17.1-17.6%、Ni：5.3-5.8%、Mn：1.2-1.7%、Mo：0.6-1.0%、Cu：1.4-1.8%、Si：1.0-1.4%、Y：0.016-0.020%、Nd：0.025-0.028%、S：0.022-0.028%、N：0.16-0.23%、P：0.014-0.017%；余量的铁和不可避免的杂质；将浇注得到的耐热钢本体铸件进行热处理，处理工艺为：以7.8-8.3℃/分钟的升温速度加热至890-910℃，保温90-100分钟后水淬冷却至20-25℃，然后在220-240℃下保温1.0-1.5小时空冷至20-30℃即可；将经过热处理后的合金钢铸件采用等离子喷涂制备耐高温抗氧化层，具体的，包括以下工艺步骤：

将待喷涂铸件预热至180-190℃，使用等离子喷枪喷涂TiAl粉末作为打底层，层厚为4.4-4.6微米，然后喷涂工作层，厚度为21-26微米；喷涂工艺为：喷涂电压为64-66V，电流为620-630A，喷涂距离9.0-9.5厘米，送粉率为22-24克/分钟；工作层粉末按照重量份计由以下成分制成：纳米二氧化钛1.5-1.9份、氧化钡5.0-5.8份、氧化锰10.3-10.6份、碳化硅3.7-3.9份；所述工作层粉末中，纳米二氧化钛粒径大小在5-13纳米之间。

优选的，所述耐热钢本体以质量百分比计含有，C：0.23-0.26%、Cr：17.2-17.4%、Ni：5.5-5.7%、Mn：1.2-1.4%、Mo：0.8-1.0%、Cu：1.6-1.8%、Si：1.2-1.4%、Y：0.018-0.020%、Nd：0.026-0.028%、S：0.022-0.024%、N：0.18-0.20%、P：0.014-0.016%；余量的铁和不可避免的杂质。